Einführung - Die Welt der Rohstoffe - page 42

scher Strahlung mit Materie können schwere Elemente einen
Teil ihrer Elementarteilchen verlieren.
Der Rest des Periodensystems ist durch zwei andere Prozesse
entstanden: durch den Einfang eines Neutrons und durch den
radioaktiven Zerfall instabiler Isotope.
Freie Neutronen überleben nicht lange. Damit sie eingefangen
werden können, muss daher eine Neutronenquelle vorhanden
sein. Eine Möglichkeit sind bestimmte Fusionsprozesse, die in
Roten Riesen ablaufen. Das Einfangen eines Neutrons durch
einen Atomkern erzeugt ein schwereres Isotop desselben
Elements. Oft ist dieses Isotop nicht stabil und zerfällt. Wenn
dies ein Betazerfall ist, wandelt sich ein Neutron zu einem
Proton um, dabei wird ein Elektron (β-Strahlung) und ein Anti-
neutrino abgegeben. Das Atom ist dadurch im Periodensystem

um ein Feld nach rechts gerutscht, hat aber vom Elektron ab-
gesehen dieselbe Masse wie vor dem Zerfall. In Sternen ist das
Einfangen von Neutronen so langsam, dass instabile Isotope
zerfallen, bevor das nächste Neutron eingefangen werden
kann. Dies wird als s-Prozess bezeichnet (für »slow« ). Auf diese
Weise können Elemente bis zum Blei entstehen. Etwas anderes
sind Prozesse in einer Supernova. Während der Explosion eines
»sterbenden Sterns« werden so viele Neutronen freigesetzt,
dass das Einfangen schneller ablaufen kann als der Betazerfall.
Dies wird als r-Prozess bezeichnet (für »rapid« ). Auf diese Weise
können die schwersten Elemente und exotische Isotope ent-
stehen, aber natürlich auch leichte Elemente. Die Existenz von
Wismut, Thorium, Uran und so weiter verdanken wir also einer
Supernova ( Abb. 1.48). .

Abb. 1.48 Um das Jahr 1680 explodierte ein 10 000 Lichtjahre entfernter Roter Riese im Sternbild Cassiopeia. Das Falschfarbenbild,
das aus den Daten unterschiedlicher Wellenlängen zusammengesetzt wurde, zeigt die Reste dieser Supernova. Im Zentrum befindet
sich ein Neutronenstern, umgeben von einer Hülle aus Gas und Staub. © NASA.

kruste. Immerhin handelt es sich dabei um die heterogenste
Schale, eine gute Voraussetzung für Lagerstätten, die mit ihrer
ungewöhnlich hohen Anreicherung bestimmter Elemente nichts
anderes als geologische Anomalien sind. Die Entstehung des
Schalenbaus während der frühen Erdgeschichte war ein extre-
mer Prozess der Fraktionierung, der die gesamte Erde betraf
( siehe 7 Kasten 1.14 ). Die Zusammensetzung der einzelnen Scha-
len ist der Ausgangspunkt unserer erzbildenden Prozesse.
Kontinentale Kruste ist eine wilde Mischung unterschied-
licher Gesteine, darunter Sedimente wie Kalkstein und Sand-
stein, metamorphe Gesteine wie Schiefer und Gneis und magma-
tische Gesteine wie Granit und Gabbro. Im Durchschnitt
entspricht die Zusammensetzung grob einem Tonalit, einem
magmatischen Gestein, das etwa zwischen Granit und Gabbro
liegt ( 7 Kasten 3.2 ) -, wobei die Zusammensetzung der oberen
Kruste eher in Richtung Ersterem, die Zusammensetzung der
unteren Kruste in Richtung des Zweiten vom Durchschnitt
abweicht. Generell sind in der kontinentalen Kruste diejeni-
gen Elemente angereichert, die nicht gut in die Minerale der
anderen Schalen hineinpassen. Typischerweise hat kontinen-

tale Kruste eine Dicke von 35-40 km, bei Hochgebirgen bis zu
70 km.
Ozeanische Kruste ist etwa 5 km dick und besteht weitge-
hend aus Basalt und Gabbro. Beides sind magmatische Gesteine
mit identischer Zusammensetzung, nur ist Basalt an der Erd-
oberfläche beziehungsweise auf dem Meeresboden ausgeflossen
und feinkörnig erstarrt, während Gabbro als Pluton in der Tiefe
erstarrt und zu einem grobkörnigen Gestein auskristallisiert ist.
Das Magma stammt direkt aus dem Erdmantel. Im Vergleich zur
kontinentalen Kruste zeichnet sich die ozeanische Kruste unter
anderem durch einen geringeren Gehalt an SiO 2 und Alkalien
und einen deutlich höheren Gehalt an FeO, TiO 2 , MgO und CaO
aus. Wichtige Spurenelemente sind Chrom und Nickel.
Der Erdmantel macht einen deutlich größeren Anteil der
Gesamterde aus: Er reicht bis in 2900 km Tiefe. Dabei ist er er-
staunlich homogen zusammengesetzt. Im Vergleich zur Kruste
hat er einen sehr geringen Gehalt an SiO 2 und einen sehr hohen
Gehalt an MgO. Dazu kommen noch Al 2 O 3 , FeO und CaO, alle
anderen Elemente sind nur in Spuren vorhanden - wobei der
Gehalt an Chrom und Nickel deutlich höher ist als in der Kruste.